一种溶解氧传感器标定方法及标定系统技术方案

本发明专利技术公开了一种溶解氧传感器标定方法及标定系统，该标定方法采用气体标定代替溶液标定，通过检测待标定溶解氧传感器在不同温度下和不同溶解氧浓度下的荧光寿命值，得到荧光寿命值的温度补偿系数，再通过荧光修正模型获取修正后的荧光寿命值，将标准原位溶解氧传感器的溶解氧浓百分比值与所述修正后的荧光寿命值进行曲线拟合并进行归一化处理，得到溶解氧浓度百分比的温度补偿系数；实现了对待标定的溶解氧传感器检测精度的准确标定。的溶解氧传感器检测精度的准确标定。的溶解氧传感器检测精度的准确标定。

【技术实现步骤摘要】
一种溶解氧传感器标定方法及标定系统


[0001]本专利技术涉及测量测试
，特别涉及一种溶解氧传感器标定方法及标定系统。

技术介绍

[0002]在自然水体中，溶解在水中的空气中的分子态氧即为水中溶解氧，其一个来源是水中溶解氧未饱和时，大气中的氧气向水体渗入；另一个来源是水中植物通过光合作用释放出的氧。因此水中的溶解氧会由于空气里氧气的溶入及绿色水生植物的光合作用而得到不断补充，但当水体受到有机物污染，耗氧严重，溶解氧得不到及时补充，水体中的厌氧菌就会很快繁殖，有机物因腐败而使水体变黑、发臭，因此水中溶解氧值作为自然水体自净化能力的其中一种有效依据。溶解氧传感器基于荧光寿命原理，具有响应时间快，连续监测能力，稳定可靠，数据精度高等特点，因此被广泛应用于水质监测中，但是其在长期连续测量中，依然会产生数据漂移的问题，需要定期标定和对监测数据进行校正。因此，研究开发溶解氧传感器的标定方法对溶解氧传感器检测的数据准确性至关重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的之一是，提供一种标定精度高的溶解氧传感器标定方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种溶解氧传感器的标定方法，包括温度补偿标定，所述温度补偿标定包括以下步骤：
[0006]分别采集M个温度下N个氧浓度时待标定的溶解氧传感器的荧光寿命值，利用最小二乘法进行曲线拟合，以获取荧光寿命值的温度补偿系数；
[0007]通过荧光修正模型获取当前温度下待标定溶解氧传感器修正后的荧光寿命值；
[0008]根据M个温度下溶解氧传感器修正后的荧光寿命值和标准溶解氧传感器获取的氧浓度百分比值，利用最小二乘法进行曲线拟合并归一化处理，以获取氧浓度百分比的温度补偿系数。
[0009]进一步地，上述溶解氧传感器的标定方法还包括盐度平衡温度补偿系数的确定，利用盐度平衡温度补偿系数与水汽分压构建出温度盐度压力综合校正模型。
[0010]进一步地，所述温度补偿标定包括以下步骤：
[0011]将待标定溶解氧传感器和标准原位溶解氧传感器置于气体介质环境中，分别采集所述气体介质环境M个温度下的N个溶解氧浓度时所述待标定溶解氧传感器的荧光寿命值和所述标准原位溶解氧传感器的氧浓度百分比值；
[0012]将荧光寿命值与温度进行曲线拟合，得到荧光寿命值θ与温度T对应的线性方程θ＝k*T+m，以获取荧光寿命的温度补偿系数k和m；
[0013]通过荧光修正模型获取当前温度下待标定溶解氧传感器修正后的荧光寿命值θ
x
；
[0014]将标准原位溶解氧传感器的氧浓度百分比数值与修正后的荧光寿命值θ
x
曲线拟
合，得到氧浓度百分比Y与修正后荧光寿命值θ
x
对应的线性方程Y＝Aθ
x3
+Bθ
x2
+Cθ
x1
+D，以获取氧浓度百分比的温度补偿系数A、B、C及D；
[0015]将所述荧光寿命的温度补偿系数k和m以及溶解氧浓度百分比的温度补偿系数A、B、C及D写入至所述待标定的溶解氧传感器中。
[0016]更进一步地，所述将荧光寿命值与温度进行曲线拟合步骤中，所述荧光寿命值包括第一荧光寿命值θ
A
和第二荧光寿命值θ
I
，M个温度中每个温度组里的N个氧浓度下采集到的待标定溶解氧数值按照大小排序，所述第一荧光寿命值θ
A
为不同温度组里排一相同序位的第一序位值，所述第二荧光寿命值θ
I
为不同温度组里排另一相同序位的第二序位值；将所述第一荧光寿命值θ
A
与温度进行曲线拟合，得到第一温度补偿系数k
A
和m
A
，将所述第二荧光寿命值θ
I
与温度进行曲线拟合，得到第二温度补偿系数k
I
和m
I
。
[0017]进一步地，所述第一荧光寿命值θ
A
为不同温度组里采集到的荧光寿命值里的最大值θ
max
，将所述第一荧光寿命值θ
A
与温度进行曲线拟合，得到荧光寿命值θ
max
与温度T对应的线性方程θ
max
＝k
max
*T+m
max
，以获取荧光寿命的温度补偿系数k
max
和m
max
；
[0018]所述第二荧光寿命值θ
I
为不同温度组里采集到的荧光寿命值里的最小值θ
min
，将所述第二荧光寿命值θ
I
与温度进行曲线拟合，得到荧光寿命值θ
min
与温度T对应的线性方程θ
min
＝k
min
*T+m
min
，以获取荧光寿命的温度补偿系数k
min
和m
min
。
[0019]进一步地，所述修正后的荧光寿命值θ
x
为当前温度下传感器的实时荧光寿命值θ
J
和第二荧光寿命值θ
I
的差值与第一补偿荧光寿命值θ
A
和第二补偿荧光寿命值θ
I
差值的比值。
[0020]进一步地，所述标定方法还包括对已标定完成的溶解氧传感器进行标准精度检测，其包括以下步骤：
[0021]将标准溶解氧传感器和所述已标定溶解氧传感器同时检测同一密闭环境内随机温度下的随机溶解氧浓度，比较标准溶解氧传感器和所述已标定溶解氧传感器的检测数据误差，判断该误差是否符合预定的标准误差范围。更进一步地，所述随机温度的取值范围为0～40℃，所述随机溶解氧浓度的取值范围为0％～200％。
[0022]进一步地，所述M个温度为0℃、10℃、20℃、30℃和40℃，所述N个溶解氧浓度为0％、20％、40％、60％、80％、100％、120％、140％、160％、180％、200％。
[0023]进一步地，上述标定方法还包括盐度补偿标定，在采集M个温度下N个氧浓度时待标定的溶解氧传感器的荧光寿命值的基础上采集Z个盐度值，利用盐度补偿模型得到温盐平衡浓度值；以根据温盐平衡浓度值结合氧浓度百分比数值计算待标定原位溶解氧传感器的溶解氧值，完成传感器标定。
[0024]本专利技术的目的之二在于提供一种溶解氧传感器标定系统，其作为实现上述方法的一种方式，该系统包括：
[0025]恒温装置，其具有内腔；
[0026]标定密封装置，设置在所述内腔中以实现恒温，其具有壳体和设置在所述壳体中的内室，所述壳体上设有若干个气体介质入口、多个密封插接孔及若干个气体介质出口，所述若干个气体介质入口、多个密封插接孔及若干个气体介质出口均与所述内室连通；
[0027]传感检测装置，包括密封插接于所述密封插接孔的标准原位溶解氧传感器和待标定原位溶解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种溶解氧传感器的标定方法，其特征在于：包括温度补偿标定，所述温度补偿标定包括以下步骤：分别采集M个温度下N个氧浓度时待标定的溶解氧传感器的荧光寿命值，利用最小二乘法进行曲线拟合，以获取荧光寿命值的温度补偿系数；通过荧光修正模型获取当前温度下待标定溶解氧传感器修正后的荧光寿命值；根据M个温度下溶解氧传感器修正后的荧光寿命值和标准溶解氧传感器获取的氧浓度百分比值，利用最小二乘法进行曲线拟合并归一化处理，以获取氧浓度百分比的温度补偿系数。2.根据权利要求1所述的溶解氧传感器的标定方法，其特征在于：所述温度补偿标定包括以下步骤：将待标定溶解氧传感器和标准原位溶解氧传感器置于气体介质环境中，分别采集所述气体介质环境M个温度下的N个溶解氧浓度时所述待标定溶解氧传感器的荧光寿命值和所述标准原位溶解氧传感器的氧浓度百分比值；将荧光寿命值与温度进行曲线拟合，得到荧光寿命值θ与温度T对应的线性方程θ＝k*T+m，以获取荧光寿命的温度补偿系数k和m；通过荧光修正模型获取当前温度下待标定溶解氧传感器修正后的荧光寿命值θ
x
；将标准原位溶解氧传感器的氧浓度百分比数值与修正后的荧光寿命值θ
x
曲线拟合，得到氧浓度百分比Y与修正后荧光寿命值θ
x
对应的线性方程Y＝Aθ
x3
+Bθ
x2
+Cθ
x1
+D，以获取氧浓度百分比的温度补偿系数A、B、C及D；将所述荧光寿命的温度补偿系数k和m以及溶解氧浓度百分比的温度补偿系数A、B、C及D写入至所述待标定的溶解氧传感器中。3.根据权利要求2所述的溶解氧传感器的标定方法，其特征在于：所述将荧光寿命值与温度进行曲线拟合步骤中，所述荧光寿命值包括第一荧光寿命值θ
A
和第二荧光寿命值θ
I
，M个温度中每个温度组里的N个氧浓度下采集到的待标定溶解氧数值按照大小排序，所述第一荧光寿命值θ
A
为不同温度组里排一相同序位的第一序位值，所述第二荧光寿命值θ
I
为不同温度组里排另一相同序位的第二序位值；将所述第一荧光寿命值θ
A
与温度进行曲线拟合，得到第一温度补偿系数k
A
和m
A
，将所述第二荧光寿命值θ
I
与温度进行曲线拟合，得到第二温度补偿系数k
I
和m
I
。4.根据权利要求2所述的溶解氧传感器的标定方法，其特征在于：所述第一荧光寿命值θ
A
为不同温度组里采集到的荧光寿命值里的最大值θ
max
，将所述第一荧光寿命值θ
A
与温度进行曲线拟合，得到荧光寿命值θ
max
与温度T对应的线性方程θ
max
＝k
max
*T+m
max
，以获取荧光寿命的温度补偿系数k
max
和m
max
；所述第二荧光寿命值θ
I
为不同温度组里采集到的荧光寿命值里的最小值θ
min
，将所述第二荧光寿命值θ
I
与温度进行曲线拟合，得到荧光寿命值θ
min
与温度T对应的线性方程θ
min
＝k
min
*T+m
min
，以获取荧光寿命的温度补偿系数k

【专利技术属性】
技术研发人员：廖建波，邱泽文，柯慧贤，辛双龙，
申请(专利权)人：厦门斯坦道科学仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：